米根霉L-(+)-乳酸發(fā)酵新工藝探討

L- ( + )-乳酸是f種重要的化學(xué)品，在食品、醫(yī)藥及化工領(lǐng)域有著廣泛的用途。L-(+ )-乳酸的生產(chǎn)可由化學(xué)合成法和發(fā)酵法兩種方法實(shí)現(xiàn)。發(fā)酵法生產(chǎn)L- ( + )-乳酸的菌種主要有細(xì)菌和真菌兩類微生物，其中真菌自身能夠產(chǎn)生淀粉酶和糖化酶，可直接利用淀粉質(zhì)原料進(jìn)行發(fā)酵；發(fā)醉生產(chǎn)的L- ( + )-乳酸純浄度較高，I f l丨高光學(xué)純度的L- ( + )-乳酸是生產(chǎn)可生物降解高分子材料——聚乳酸所必需的。因而近丨?幾年來，利用根霉發(fā)酵生產(chǎn)L- ( + )-乳酸的研究受到國內(nèi)外學(xué)者的普遍重視。

聚乳酸能否在市場上取代聚乙烯等塑料產(chǎn)品取決于聚乳酸的原料——L- ( + )-乳酸的生產(chǎn)成本能否有效降低。近年來人們在以米根霉為菌種發(fā)酵初級農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)L - ( + )-乳酸研究中，圍繞菌種改良、發(fā)酵工藝條件優(yōu)化以及反應(yīng)器的選擇進(jìn)行了大量的探索，然ifn住發(fā)酵工藝方法上始終沒有實(shí)現(xiàn)有效的突破。

米根霉具有較強(qiáng)的淀粉酶和糖化酶活性，可以直接發(fā)酵淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)L- ( + )-乳酸，佴按照傳統(tǒng)的滅菌思路對發(fā)酵基質(zhì)進(jìn)行滅_處理，蒸煮滅菌過程中導(dǎo)致基質(zhì)糊化，基質(zhì)濃度較高時(shí)，冷卻后變成凝膠狀而固化，通氣、傳質(zhì)能力下降甚至喪失，以致于不能進(jìn)行直接發(fā)酵。

如何解決淀粉質(zhì)原料蒸煮滅菌冷卻后呈凝膠狀固化而不能被直接發(fā)酵的問題？我們在滅菌思路上進(jìn)行了思索和實(shí)驗(yàn)探討。我們設(shè)訃了兩個(gè)思路：其.是將發(fā)酵基質(zhì)與水I分開滅菌，冷卻后混合，使基質(zhì)在液相中呈懸濁液狀，然后進(jìn)行接種發(fā)酵。這樣，淀粉質(zhì)原料細(xì)d、顆粒上的蠟質(zhì)等起到了米根霉固定化載體的作用，使菌絲體呈/』、球狀均勻分散在發(fā)酵基質(zhì)中。這種工藝解決了蒸煮滅菌基質(zhì)糊化固化不能被直接發(fā)酵的問題，省去了分步發(fā)酵需要液化、糖化等工藝步驟，對于有效降低L- ( + )-乳酸的生產(chǎn)成本具有重要意義；其:i是采用生料發(fā)酵，用抗生素抑制雜菌生長。生料發(fā)酵是指各種原料不經(jīng)過蒸煮，糊化直接將生料淀粉質(zhì)原料進(jìn)行發(fā)酵的過程。與傳統(tǒng)熟料發(fā)酵相比，生料發(fā)酵條件溫和，免除了原料的蒸煮.攪拌、輸送，冷卻水的使用和發(fā)酵設(shè)備的滅闌等，節(jié)省了大量的能源及成本費(fèi)用。生料發(fā)酵省去了蒸煮滅菌過程，基質(zhì)中必定存在各種微生物，影響并干擾發(fā)酵的正常進(jìn)行，因此，生料發(fā)酵成功的關(guān)鍵是能否對雜菌的生長進(jìn)行有效抑制。我們采用了幾種常見的抗生素來抑制雜菌的生長，取得了很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。生料發(fā)酵在釀酒和制醋等領(lǐng)誠巳得到廣泛研究應(yīng)用，然而生料發(fā)酵生產(chǎn)L- ( + )-乳酸的技術(shù)還罕見有文獻(xiàn)報(bào)道。

我們通過米根霉L - ( + )-乳酸發(fā)酵的兩種滅菌新思路，建立了兩種新的工藝方法，省去了很多中間環(huán)節(jié)，使工藝簡化，降低了能耗，對于降低L- ( + )-乳酸的生產(chǎn)成本具有重要意義，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

作者參與了廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目《米根霉發(fā)酵生產(chǎn)L-( + )-乳酸的研究》，主持了東莞市科技訃劃項(xiàng)目《玉米粉米根霉直接發(fā)酵生產(chǎn)L - ( + )-乳酸的研究》工作。近年來，以降低發(fā)酵成本為宗旨，圍繞工藝條件的優(yōu)化.發(fā)酵基質(zhì)的選擇以及滅菌工藝的創(chuàng)新等進(jìn)行了大量的研究工作。目前，本項(xiàng)目組共發(fā)表論文5篇，獲得國家授權(quán)發(fā)明專利系項(xiàng)。